Une percée sismique révèle le monde sous nos pieds
Les tremblements de terre et éruptions volcaniques nous rappellent violemment que les événements qui se produisent en surface sont liés à des processus qui se déroulent dans les profondeurs de la Terre. «Ces phénomènes existent car le manteau, qui s’étend jusqu’à la moitié du centre de la Terre, est en mouvement», explique la coordinatrice du projet ATUNE Arwen Deuss de l’université d’Utrecht aux Pays-Bas. «Si nous voulons savoir pourquoi certains endroits subissent des éruptions volcaniques importantes, nous devons savoir ce qui se passe sous nos pieds.»
Mesurer les ondes sismiques
Pour se faire une idée de ce qui se passe, les scientifiques comme Arwen Deuss détectent et mesurent les ondes sismiques produites par les tremblements de terre. «Ces ondes peuvent aller, par exemple, de la Nouvelle-Zélande jusqu’en Europe», dit-elle. «Les sismomètres en Europe enregistrent ensuite ces ondes dans un sismogramme.» Arwen Deuss explique que son travail revient à effectuer une sorte de «scanner cérébral» à la planète. Le résultat final de l’examen des ondes sismiques est une image de la vitesse à laquelle les ondes se déplacent à l’intérieur de la Terre. Ces données sont généralement colorées en rouge pour les vitesses lentes et en bleu pour les vitesses rapides. «Nous déterminons d’abord si les ondes sont rapides ou lentes», ajoute Arwen Deuss. «Ensuite, nous supposons que les ondes ralentissent lorsqu’elles traversent un matériau chaud, mais la température n’est peut-être pas seule à influer sur la vitesse des ondes.»
L’énergie au cœur du projet
Le projet ATUNE, soutenu par le Conseil européen de la recherche, visait à élargir nos connaissances sismiques en élaborant une méthode pour mesurer non seulement la rapidité ou la lenteur des ondes, mais aussi dans quelle mesure elles perdent de l’énergie, un processus appelé «amortissement». «L’analogie que j’aime utiliser pour cela est celle de la course à pied», explique Arwen Deuss. «S’il fait chaud à l’extérieur, vous ne pouvez pas courir très vite, vous ralentirez et vous perdrez également beaucoup d’énergie. Il en va de même pour les ondes sismiques. Toutefois, votre rythme lent et votre manque d’énergie pourraient également être dus à un autre facteur provoquant une perte d’énergie, comme le fait de courir sur du sable meuble, il ne s’agit pas nécessairement de la température.» Arwen Deuss a appliqué des mathématiques complexes pour déterminer l’endroit où, dans le manteau, les ondes sismiques perdaient de l’énergie, et a utilisé une banque de superordinateurs pour effectuer des calculs mathématiques. Cela lui a permis d’élaborer un modèle qui illustre, dans différentes régions du manteau, à quelle vitesse se dissipe l’énergie d’un tremblement de terre important. À l’avenir, ce modèle devrait aider les sismologues à obtenir une image plus complète de la dynamique complexe de la Terre.
Découvertes inattendues
L’équipe du projet a également fait une autre découverte, inattendue. Dans deux grandes régions du manteau, de la taille d’un continent, sous l’Afrique et le Pacifique, Arwen Deuss a pu montrer que l’énergie se dissipe très lentement. Cette observation peut s’expliquer par la taille plus grande des cristaux minéraux qui se trouvent à cet endroit et qui jouent un rôle de stabilisateur important. Cela permet d’expliquer par exemple pourquoi les volcans que l’on trouve à la surface dans ces régions, comme à Hawaï, sont là depuis des centaines de millions d’années. «Ces régions semblent agir comme des points d’ancrage du manteau», souligne-t-elle. «Cela pourrait changer notre vision de la tectonique des plaques.» En effet, cette découverte a ouvert de nouvelles voies de recherche pour Arwen Deuss. Elle travaille actuellement sur une proposition de projet avec un géologue, un volcanologue et un géochronologue, dans le but de mieux comprendre comment le manteau de la Terre évolue dans le temps. «En qualité de sismologue, je ne peux fournir qu’un aperçu de la situation actuelle», explique-t-elle. «Mais si nous ajoutons l’histoire et le temps, et si nous incluons ce qui se passe à la surface, alors nous pourrions mieux comprendre l’évolution de notre planète.»
Mots‑clés
ATUNE, volcanique, tremblements de terre, manteau, sismique, sismologue, énergie
